Особливості формування структури та фазового складу модифікованих хромованих покриттів, нанесених фізичним осадженням парів

Л. І. Ниркова$^{1}$, Л. В. Гончаренко$^{2}$, С. О. Осадчук$^{2}$, О. В. Браточкін$^{2}$

$^{1}$Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, 49010 Дніпро, Україна
$^{2}$Конструкторське бюро „Південне“, вул. Криворізька, 3, 49008 Дніпро, Україна

Отримано: 02.05.2025; остаточний варіант - 15.10.2025. Завантажити: PDF

Представлено результати досліджень структури та фазового складу товстих хромових покриттів на поверхні криці, одержаних методою вакуумно-дугового осадження (arc-PVD) у дуговому розряді та модифікованих Нітроґеном. Модифікування проводилося безпосередньо в процесі вакуумно-дугового осадження в середовищі арґону, що містить азот. Встановлено особливості формування структури та фазового складу хромових покриттів залежно від відсотка Нітроґену у камері (від 20 до 100%) та впливу імпульсного режиму осадження за фіксованих значень тиску у камері ((3−7)·10−2 Па) та температури підкладинки (520−550°C). Аналіза досліджень показала, що хромові покриття, одержані за стаціонарного режиму в середовищі арґону (без азоту), мають яскраво виражену текстуру: у поперечному перерізі структура є стовпчастою, крупнокристалічною, має виражену рельєфну поверхню з виділенням достатньо великих пірамідальних кристалітів і дрібної крапельної фази. Використання імпульсного режиму осадження в середовищі арґону значно послаблює текстуру покриття, «згладжує» поверхню з утворенням дрібнокристалічної, близької до ґлобулярної структури покриття. Введення азоту в середовище арґону змінює структуру та фазовий склад покриттів. Зі збільшенням відсотка Нітроґену у камері структура покриття в поперечному перерізі змінюється від стовпчастої крупнокристалічної до ґлобулярної дрібнокристалічної, зменшуються параметер кристалічних ґратниць і розмір области когерентного розсіювання, а густина дислокацій збільшується. Введення азоту в середовище арґону приводить до утворення гексагональної щільноупакованої фази Cr2N і гранецентрованої кубічної фази CrN, кількість яких залежить від параметрів осадження. Використання імпульсного режиму осадження під час модифікування покриття Нітроґеном уможливлює збільшити кількість нітридів у покритті порівняно зі стаціонарним режимом.

Ключові слова: електродугове нанесення покриття фізичним осадженням парів, хромове покриття, структура, фазовий склад, азотування.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v48/i04/0351.html

PACS: 61.05.cp, 61.72.Ff, 68.35.Dv, 68.55.J-, 81.15.Gh, 81.65.Lp, 82.33.Ya


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. V. M. Nadtoka, R. V. Pankov, Z. Stadomski, and O. G. Lytvinenko, Wiad. Hutn., 80, No. 5: 355 (2013).
  2. R. V. Pankov, V. M. Nadtoka, N. V. Masljanyj, and L. N. Dejneko, Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Fiz. Radioelektron., 19, No. 2: 106 (2012) (in Ukrainan).
  3. D. B. Hlushkova, V. M. Volchuk, P. M. Polyansky, V. A. Saenko, and A. A. Efimenko, Funct. Mater., 30, No. 2: 275 (2023) (in Ukrainian).
  4. O. D. Sokolov and O. V. Mannapova, Scientific Works Odessa National Academy of Food Technologies, 42, No. 2: 520 (2012) (in Ukrainian).
  5. R. Saydakhmedov and G. Saydakhmedova, Acta Period. Technol., 55: 133 (2024).
  6. A. S. Kuprin, V. A. Belous, V. V. Bryk, R. L. Vasilenko, V. N. Voyevodin, V. D. Ovcharenko, G. N. Tolmachova, I. V. Kolodiy, V. M. Lunyov, and I. O. Klimenko, PAST, 96, No. 2: 111 (2015) (in Russian).
  7. D. Chen, H. Daoud, T. Dörflinger, P. Näser, U. Smuda, J. Herlan, and U. Glatzel, Surf. Coat. Technol., 455: 129178 (2023).
  8. V. Protsenko, L. Bobrova, and F. Danilov, Anti-Corros. Methods Mater., 65, No. 5: 499 (2018).
  9. C. D. Muller, S. C. Garcia, N. Brucker, G. Goethel, E. Sauer, L. M. Lacerda, and L. R. Feksa, Drug Chem. Toxicol., 45, No. 2: 560 (2020).
  10. X. L. Pinheiro, K. Oliveira, J. Santos, A. V. Girão, A. C. Bastos, M. Sousa, D. Baptista, S. Gomes, R. Lobo, P. Oliveira, A. Monteiro, J. P. Teixeira, M. Monteiro, and P. A. Fernandes, Process Saf. Environ. Prot., 182: 727 (2024).
  11. Y. Y. Aksenov, A. A. Andreev, V. L. Belous, V. E. Strel’nyckyj, and V. M. Horoshyh, Vakuumnaya Duga [Vacuum Arc] (Kiev: Naukova Dumka: 2012) (in Russian).
  12. E. V. Ovchinnikov, N. M. Chekan, G. A. Kostyukovich, and D. S. Kalynov, Mezhdunarodnyi Nauchno-Issledovatel’skiy Zhurnal, 112, No. 10: 23 (2021) (in Russian).
  13. I. V. Serdiuk, S. I. Petrushenko, V. O. Stolbovyi, and M. Fijalkowski, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 46, No. 1: 23 (2024).
  14. A. V. Kolubaev, O. V. Sizova, Y. A. Denisova, A. A. Leonov, N. V. Teryukalova, O. S. Novitskaya, and A. V. Byeli, Fiz. Mezomekh., 25: No. 2, 35 (2022) (in Russian).
  15. M. J. M. Jimenez, V. Antunes, S. Cucatti, A. Riul Jr, L. F. Zagonel, C. A. Figueroab, D. Wisnivesky, and F. Alvarez, Surf. Coat. Technol., 372: 268 (2019).
  16. J. Stallard, S. Poulat, and D. G. Teer, Tribology and Interface Engineering Series (Ed. Sujeet Sinha) (Elsevier: 2006), Vol. 51, Ch. 13, p. 250.
  17. D. B. Lee, Y. C. Lee, and S. C. Kwon, Surf. Coat. Technol., 141: 232 (2001).
  18. E. Lugscheider, K. Bobzin, St. Bärwulf, and Th. Hornig, Surf. Coat. Technol., 133−134: 540 (2000).
  19. G. Bertrand, H. Mahdjoub, and C. Meunier, Surf. Coat. Technol., 126, Iss. 2−3: 199 (2000).
  20. A. G. Guglja and I. M. Nekljudov, Usp. Fiz. Met., 6: 197 (2005) (in Russian).
  21. M. Ghoranneviss, Amir H. Sari, M. Esmaeelpour, M. R. Hantehzadeh, and H. Savaloni, Appl. Surf. Sci., 237: 326 (2004).
  22. G. G. Fuentes, R. Rodriguez, J. C. Avelar-Batista, J. Housden, F. Montala, L. J. Carreras, A. B. Crist’obal, J. J. Damborenea, and T. J. Tate, J. Mater. Process. Technol., 167: 415 (2005).
  23. M. Manouchehrian, M. M. Larijani, and B. Banagar, Int. J. Thin Fil. Sci. Tec., 3, No. 2: 67 (2014).
  24. J. Smolik et Zbigniew Słomka, D. Paćk, and P. Hermanowicz, Maintenance Problems, 4: 91 (2006).
  25. J. J. Olaya, S. E. Rodil, S. Muhl, L. Huerta, Surf. Coat. Technol., 200: 5743 (2006).
  26. A. L. Kameneva, Evolyutsiya Predstavleniy o Strukturnykh Zonakh Polikristallicheskikh Nanostrukturirovannykh Plenok, Formiruemykh Metodami Vakuumnykh Tekhnologiy [Evolution of Ideas about Structural Zones of Polycrystalline Nanostructured Films Formed by Vacuum Technology Methods] (Perm’: 2012) (in Russian).
  27. I. I. Aksenov and D. S. Aksyonov, East Eur. J. Phys, 1, No. 3: 22 (2014) (in Russian).
  28. P. B. Barna and M. Adamik, Thin Solid Films, 317: 27 (1998).
  29. I. M. Stranski and L. Krastanow, Sitz Berl. Akod Wiss., 146: 797 (1938).